第五章表面与界面要点解析.ppt

润湿与液滴的形状： (A) 润湿， θ90o (B) 不润湿， θ90o (C)完全润湿， θ＝0o ，液体铺开 从上式中可看出：润湿的先决条件是 或者 十分微小。 在润湿系统中( ), 减小会使θ缩 小，而在不润湿系统中 减小会使θ增大。 5.3.4.3 浸渍润湿 浸渍润湿指固体浸入液体中的过程。 例：生坯的浸釉。 浸渍润湿自由能的变化： 讨论： 若 ,则θ90o ,浸渍润湿过程将自发 进行， 此时 0 若 ,则θ90o ,要将固体浸入液体之中必须 做功， 此时 0 总结： 1、三种润湿的共同点是液体将气体从固体表面排挤开，使原有的固－气或 液－气界面消失，而代之以固－液界面。 2、改善润湿的方法：由 可知 (1) 降低 、 (2)去除固体表面吸附膜，提高 (3)改变粗造度。 在生产中的应用： 5.3.4.4 真实固体表面的润湿 1、粗糙度的影响 当液体铺展在固相上时，真实固体表面是粗糙的和被污染的。这些因素对润湿过程会发生重要的影响。 上图（A）平衡时： 上图（B）平衡时： —表观粗糙度系数； —对粗糙表面的表观接触角。 与 的关系 当真实接触角θ90o，粗造度愈大表观接触角愈小，愈易润湿。 当θ90o,粗造度愈大愈不利润湿。 2、吸附膜的影响 是固体置于蒸汽或真空中的表面张力。 真实固体表面都是有吸附膜的，以降低其表面能。 吸附膜的存在使接触角增大，起阻碍液体铺展的作用。 5.3.5 吸附与表面改性 吸附：是一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面的现象 表面改性：是利用固体表面的吸附特性通过各种表面处理技术改变固体表面的结构和性质以适应各种预期的要求。 表面活性剂：能够降低体系的表面（或界面）张力的物质。 表面活性剂的结构特点：有两种基团组成，一种极性基团，另一种是非极性基团。 表面改性在生产中的应用： （1）氧化铝在成型时，Al2O3粉用石蜡作定性剂； （2）用于制作高频电容器瓷的化合物CaTiO3，其 表面是亲油的，而成型工艺需要其与水混合。 亲水基 憎水基 粉料的表面改性 （3）水泥工业中，为了提高混凝土的力学性能在新 拌和混凝土中加入减水剂 。 （4）塑化作用： （5）助磨等作用 表面活性物质的助磨作用 表面活性物质对氧化铝比表面的影响 （Al2O3料在1480°C预烧过，含 - Al2O3 90%） 5.4 胶体分散体系与纳米材料中的界面 5.4.1 粘土—水系统的胶体特性 5.4.1.1 粘土的离子的带电机理 1、同晶置换 2、断键 3、吸附有机物质 粘土一般是带有负电荷的。 高岭石边面上的电荷 5.4.1.2 粘土的离子吸附与交换 1、定义： 2、粘土的离子吸附与交换的特点： （1）同号离子相互交换； （2）离子以等电量交换； （3）交换和吸附是可逆过程，离子交换并不影响粘土本身的结构。 如：Na 粘土+Ca2+=Ca-粘土+2Na+ Na 注意：交换和吸附是两个不同的概念 为破坏化学键所需能量 为表面能 3、固体的表面能 （1）共价晶体表面能：破坏单位面积上的全部键所需能量 的一半。 （2）离子晶体的表面能  γ0—0K时的表面能； U0—晶格能； N—阿佛加德罗常数； nis、nib—第i个原子（离子）在晶体表面 和内部